高分子生物材料

高分子生物材料中国科大2013‐秋张国庆高分子生物材料

第讲

第一讲

生命体系中的物质和能量尺度

2013‐9‐4

高分子生物材料中国科大2013‐秋张国庆教学大纲Syllabus

09月04日生物体系中的物质和能量尺度11月13日高分子生物材料概论

生物体系中的物质能量度高分生物材料概论

09月11日中心法则（1）11月20日基因和药物输送

09月18日中心法则（2）11月27日柔性生物电子器件(徐航勋)

09月25日生物合成、能量和代谢12月04日高分子抗菌材料(TBA) *

10月09日系统生物学（1）12月11日DNA材料(TBA)&

10月16日系统生物学（2）12月18如软物质、微流控和生物芯片

10月23日生物医学工程概论（1）12月25日荧光高分子生物材料

10月30日生物医学工程概论（2）01月08日医用高分子

生物医学程概论（

11月06 日期中考试01月15日期末考试

*美国开会

&新西兰开会

成绩grades 平时成绩：30%其中考试：30%期末考试：40%

本次课目标Lecture Goal ?能够解释为什么生物体系的最小单位细胞的尺寸在微米(micron) 级别

(i)

解为什物体中作用力尺?理解为什么生物体系中的相互作用力的尺度在1‐20 千卡/摩尔(kcal/mol)

?能够解释为什么生物体系需要水才能生存?复习高分子材料的基本性质

"You now see how,from the things demonstrated thus far,there clearly follows the impossibility (not only for art,but for nature herself)of increasing machines to immense size.Thus it is impossible to build enormous ships,palaces,or temples,for which oars,masts,beamwork,iron chains,and in sum all parts shall hold together;nor could nature make trees of immeasurable size, because their branches would eventually fail of their own weight;and likewise it would be impossible to fashion skeletons for men,horses,or other animals which could exist and carry out their functions proportionably when such animals were increased to immense height unless the

—

bones were made of much harder and more resistant material than the usual,or where deformed by disproportionate thickening,so that the shape and appearance of the animal would become monstrously gross."

Galileo Galilei,Two New Sciences(1638),as translated by

Drake(1974:127)

问题一

问题

?某科学家刚刚在水中搜集到一种新的球型单细胞生物，直径大约1微米，密度1.05，试问重力对该生物做功多少？该生物在室温的平均动能是多大？如果体积长1毫米会如何？

g/(ρ1ρ0)g

mg?h= 4/3 πa3 ‐ ? ?2a = 2.6 ?10‐23J

k b T= 4.1?10‐21J

问题二

?D 大约某蛋白质分子在细胞中的扩散常数

μ/(是16.67 m2/s，那么蛋白质在大肠杆菌(2μm)和神经细胞(1 mm) 中从一头扩散到另头所需要的时间各是多少？

一头所需要的时间各是多少？

τ= l2/6D

本次课目标Lecture Goal ?理解为什么生物体系的最小单位细胞的尺

()

寸在微米(micron) 级别

?理解为什么生物体系中的相互作用力的尺度在1‐20 千卡/摩尔(kcal/mol)

?能够解释为什么生物体系需要水才能生存?复习高分子材料的基本性质

12C 原子核(2 ?109)

Loses 0.1 amu (E = mc 2)

高分子生物材料中国科大2013‐秋张国庆

++++6‐‐‐‐?8

氢键+++‐ m o l e

‐C ??

?C 6

离子键k c a l /C 核电子(2 ?104)4

C 原子(3 ?103)

配位键‐(能量1/2 ?4共价单键(2 ?102)2

ππ堆积疏水相互作用非共价键(1‐20)

l o g 0

van der Waals 力

-2

He?He @52?!(2 ?10‐6)

Why 1‐20 kcal/mol?

Bonding 氢键Hydrogen

蛋白质螺旋DNA双螺旋

酶催化

细胞壁‐纤维素

氢键的本质是什么？?The answer is

–We don t know yet!

don’t

离子相互作用ionic interactions

蛋白质‐盐桥

DNA聚合酶DNA polymerase

蛋白质‐锌手指配位相互作用

π‐π堆积π‐πstacking

黄色荧光蛋白YFP

血红蛋白DNA双螺旋

蛋白中离子‐ 相互作用

药物化学‐Tacrine

分子夹

Interactions

疏水作用Hydrophobic t 疏水作用和熵entropy 密切相关

水分子自由水分子，可以

取任何构象

“半自由”水分子

疏水基团

水分子自由度受

水分子被释放获得绝对“自由”

到限制

水分子避免接触非极性

基团

ΔG = ΔH ‐T ΔS

医用高分子常用材料(精)

医用高分子常用材料学校名称：华南农业大学院系名称：材料与能源学院时间：2017年2月27日

3.结构与性能 3.3 常用材料 1.硅橡胶硅橡胶是一种以Si-O-Si为主链的直链状高分子量的聚有机硅氧烷为基础，添加某些特定组分，按照一定的工艺要求加工后，制成具有一定强度和伸长率的橡胶态弹性体。硅橡胶具有良好的生物相容性、血液相容性及组织相容性，植入体内无毒副反应，易于成型加工、适于做成各种形状的管、片、制品，是目前医用高分子材料中应用最广、能基本满足不同使用要求的一类主要材料。具体应用有：静脉插管、透析管、导尿管、胸腔引流管、输血、输液管以及主要的医疗整容整形材料。 2.聚乳酸聚乳酸是以乳酸或丙交酯为单体化学合成的一类聚合物，属于生物降解的热塑性聚酯，具有无毒、无刺激、良好的生物相容性、可生物分解吸收、强度高、可塑性加工成型的合成类生物降解高分子材料。其降解产物是乳酸、CO2和H2O。经FDA批准可用作手术缝合线、注射用微胶囊、微球及埋置剂等制药的材料。u=3351883538,102612699&fm=21&gp=0 3.聚氨酯聚氨酯是指高分子主链上含有氨基甲酸酯基团的聚合物，简称PU，是由异氰酸酯和羟基或氨基化合物通过逐步聚合反应制成的，其分子链由软段和硬段组成。聚氨酯具有一个主要的物理结构特征是微相分离结构，其微相分离表面结构与生物膜相似。由于存在着不同表面自由能分布状态，改进了材料对血清蛋白的吸附力，抑

制血小板黏附，具有良好的生物相容性和血液相容性。目前医用聚氨酯被用于人工心脏、心血导管、血管涂层、人工瓣膜等领域。参考文献 [1] 李小静，张东慧，张瑾，等.医用高分子材料应用五大新趋势[J].CPRJ中国塑料橡胶，2016 [2]杂志社学术部，医用高分子材料的临床应用:现状和发展趋势.中国组织工程研究与临床康复，2010，14（8）

高分子生物材料

高分子生物材料中国科大2013‐秋张国庆高分子生物材料第讲第一讲生命体系中的物质和能量尺度 2013‐9‐4

高分子生物材料中国科大2013‐秋张国庆教学大纲Syllabus 09月04日生物体系中的物质和能量尺度11月13日高分子生物材料概论生物体系中的物质能量度高分生物材料概论 09月11日中心法则（1）11月20日基因和药物输送 09月18日中心法则（2）11月27日柔性生物电子器件(徐航勋) )* 09月25日生物合成、能量和代谢12月04日高分子抗菌材料(TBA) * 10月09日系统生物学（1）12月11日DNA材料(TBA)& 10月16日系统生物学（2）12月18如软物质、微流控和生物芯片 10月23日生物医学工程概论（1）12月25日荧光高分子生物材料 10月30日生物医学工程概论（2）01月08日医用高分子生物医学程概论（ 11月06 日期中考试01月15日期末考试 *美国开会 &新西兰开会

成绩grades 平时成绩：30%其中考试：30%期末考试：40%

本次课目标Lecture Goal ?能够解释为什么生物体系的最小单位细胞的尺寸在微米(micron) 级别 (i) 解为什物体中作用力尺?理解为什么生物体系中的相互作用力的尺度在1‐20 千卡/摩尔(kcal/mol) ?能够解释为什么生物体系需要水才能生存?复习高分子材料的基本性质

生物医用高分子材料

生物医用高分子材料一、生物医用材料生物医用材料简介：生物医用材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。生物医用材料分类：生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。通常是按材料属性分为：合成高分子材料（聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等）、天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等）、金属与合金材料（如钦金属及其合金等）、无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石等）、复合材料（碳纤维/聚合物、玻璃纤维/聚合物等）。根据材料的用途，这些材料又可以分为生物惰性（bioinert）、生物活性（bioactive）或生物降解（biodegradable）材料。二、生物医用高分子材料 1、定义：生物医用高分子材料是指对生物体进行诊断、治疗和置换损坏组织、器官或增进其功能的材料。生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料，也是一个正在迅速发展的材料。它既可以来源于天然产物，又可以人工合成。此类材料除应满足一般的物理、化学性能要求外，还必须具有足够好的生物相容性。 2、分类：按材料来源分：（1）医用金属和合金。主要用于承力的骨、关节和牙等硬组织的修复和替换。（2）医用高分子生物材料。高分子化合物是构成人体绝大部分组织和器官的物质，医用高分子生物材料包括合成（如：聚酯、硅橡胶）和天然高分子（如：胶原、甲壳素）。（3）医用生物陶瓷。有惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷（羟基磷灰石陶瓷、可吸收磷酸三钙陶瓷等）（4）医用生物复合材料。如羟基磷灰石涂复钛合金，炭纤维或生物活性玻璃纤维增强聚乳酸等高分子材料。（5）生物衍生材料。这类材料是将活性的生物体组织，包括自体和异体组织，经处理改性而获得的无活性的生物材料。按用途分：（1）手术治疗用高分子材料，如：缝合线，黏胶剂，止血剂，各种导管，引流管，一次性输血输液器材（2）药用及药物传递用高分子材料，如：靶向性高分子载体（肝靶向性，肿瘤靶向性），高分子药物（干扰素，降胆敏），高分子控制释放载体（胶囊，水凝胶，脂质体）（3）人造器官或组织，如：人造皮肤，血管，骨，关节，肠道，心脏，肾等。按降解性能分（1）可生物降解材料-指聚合物在生物体内酶、酸碱性环境下或微生物存在的情况下可以发生分子量下降、生成水和二氧化碳等对生物体或环境无毒害的小分子化合物的性能。

医用高分子材料

医用高分子材料１

摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗一、医用高分子材料的概念及简介医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征，如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。然而，医用高分子材料是一类根据医学的需求来研制与生物体结构相适应的、在医疗上使用的材２

可生物降解高分子材料的分类及应用

四川工业学院学报 Journa l of S ich ua n Uni vers ity o f Sc ience and Tec hnolog y 文章编号:1000-5722(2003)增刊-0145-03 收到日期:2003-03-22 基金项目:中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目(部(基)349):四川工业学院人才引进项目(0225964) 作者简介:王周玉(1977-),女,四川省彭州市人,西华大学生物工程系助教,硕士,主要从事高聚物的合成、改性性质及其应用的研究。可生物降解高分子材料的分类及应用王周玉,岳松,蒋珍菊,芮光伟,任川宏 (西华大学生物工程系,四川成都 610039) 摘要: 本文作者对天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料及掺混型高分子材料四类生物降解高分子材料进行了综述,并对可生物降解高分子材料在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作了简要介绍。关键词: 生物降解;高分子材料;应用中图分类号:O631.2 文献标识码:B 0前言塑料是应用最广泛的高分子材料,按体积计算已居世界首位,由于其难以降解,随着用量的与日俱增,废弃塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。意大利、德国、美国等国家已率先以法律形式,规定了必须使用降解性塑料的塑料产品范围;我国目前的塑料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨不可降解的废旧物,严重污染着环境和危害着我们的健康。可见开发可降解高分子材料、寻找新的环境友好高分子材料来代替塑料已是当务之急。降解高分子材料[1]是指在使用后的特定环境条件下,在一些环境因素如光、氧、风、水、微生物、昆虫以及机械力等因素作用下,使其化学结构能在较短时间内发生明显变化,从而引起物性下降,最终被环境所消纳的高分子材料。根据降解机理[1,2] 的不同,降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料、光-生物降解高分子材料、氧化降解高分子材料、复合降解高分子材料等,其中生物降解高分子材料是指在自然界微生物或在人体及动物体内的组织细胞、酶和体液的作用下,使其化学结构发生变化,致使分子量下降及性能发生变化的高分子材料。生物降解高分子材料的应用广泛,在包装、餐饮业、一次性日用杂品、药物缓释体系、医学临床、医疗器材等诸多领域都有广阔的应用前景,所以开发生物降解高分子材料已成为世界范围的研究热点。 1 生物降解高分子材料的分类根据生物降解高分子材料的降解特性可分为完全生物降解高分子材料(Biodegradable materials)和生物破坏性高分子材料(或崩坏性,Biodestruc tible ma terials);按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1.1 天然高分子材料 [3,4] 天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉,特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素,年生物合成量超过1010 吨。利用它们制备的生物高分子材料可完全降解、具有良好的生物相容性、安全无毒,由此形成的产品兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义,因而受到各国的重视,特别是日本。如日本四国工业技术实验所用纤维素和从甲壳素制得的脱乙酰壳聚糖复合,采用流延工艺制成的薄膜,具有与通用薄膜同样的强度,并可在2个月后完全降解;他们还对壳聚糖)淀料复合高分子材料进行了大量的研究工作,发现调节原料的比例、热处理温度,可改变高分子材料的强度和降解时间。天然高分子材料虽然具有价格低廉、完全降解等诸多优点,但是它的热力学性能较差,不能满足工程高分子材料加工的性能要求,因此对天然高分子进行化学修饰、天然高分子之间的共混及天然高分子与合成高分子共混以制得具有良好降解性、实用性的生物降解高分子材料是目前研究的一个主要方向。1.2 微生物合成高分子材料[3,4,5] 微生物合成高分子材料是由生物通过各种碳源发

医用高分子材料论文

医用高分子材料高分子材料科学与工程，高材1006班，王中伟，20100221276 摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外, 医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料．医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。正文：一、医用高分子材料的概念及简介：医用高分子材料是依据高分子材料的某些特性及特征，如其本身是惰性的，不参与药的作用，能只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等特效，对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料，用它制造成能有医学价值的产品。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。然而，医用高分子材料是一类根据医学的需求

生物医用高分子材料研究进展及趋势

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势

学院名称：材料科学与工程专业班级：金属1302 学生姓名：钱振指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月生物医用高分子材料的研究及发展趋势钱振学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗

器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。

高分子纳米生物材料的发展现状及前景

高分子纳米生物材料的发展现状及前景纳米材料研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。巨大的需求与技术支撑，使其在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。而纳米技术作为一项高新技术在高分子材料中有着非常广阔的应用前景，对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1 nm～1000 nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。 1纳米科技与高分子材料的邂逅高分子材料学的一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来使高分子材料使用性能大幅提升。而纳米微粒的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应能在声、光、电、磁、力学等物理特性方面呈现许多奇异的物理、化学性质。金属、无机非金属和聚合物的纳米粒、纳米丝、纳米薄膜、纳米块体以及由不同组元构成的纳米复合材料,可实现组元材料的优势互补或加强。通过微乳液聚合方法得到的纳米高分子材料具有巨大的比表面积,纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应高分子复合材料对高性能填料的需求,出现了一些普通微米级材料所不具有的新性质和新功能,纳米科技与高分子材料科学的交融互助对高分子材料科学突破传统理念发挥了重要作用。高分子纳米复合材料的应用及前景由于高分子纳米复合材料既能发挥纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应和量子效应,以及粒子的协同效应,而且兼有高分子材料本身的优点,使得它们在催化、力学、物理功能(光、电、磁、敏感)等方面呈现出常规材料不具备的特性,故而有广阔的应用前景利用纳米粒子的催化特性,并用高聚物作为载体,既能发挥纳米粒子的高催化性和选择催化性,又能通过高聚物的稳定作用使之具有长效稳定性。纳米粒子加入聚合物基体后,能够改善材料的力学性能。如纳米A-Al2O3/环氧树脂体系,粒径27nm,用量1%~5%(质量分数)时,玻璃化转变温度提高,模量达极大值,用量超过10%(质量分数)后,模量下降[79]。又如插层原位聚合制备的聚合物基有机)无机纳米级复合材料(聚酰胺/粘土纳米复合材料等)具有高强度、高模量、高热变形温度等优点,目前已有产品出现,用作自行车、汽车零部件等[55]。尤其引人注目的是高分子纳米复合材料在功能材料领域方面的应用,包括磁性、电学性质、光学性质、光电性质及敏感性质等方面。磁性纳米粒子由于尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高,用它制作磁记录材料可以提高记录密度,提高信噪比;一般要求与聚合物复合的纳米粒子,采用单磁畴针状微粒,且不能小于超顺磁性临界尺寸(10nm)。利用纳米粒子的电学性质,可以制成导电涂料、导电胶等,例如用纳米银代替微米银制成导电胶,可以节省银的用量;还可以用纳米微粒制成绝缘糊、介电糊等。另外可用于静电屏蔽材料,日本松下公司应用纳米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半导体特性的氧化物粒子制成具有良好静电屏蔽的涂料,而且可以调节其颜色;在化纤制品中加入金属纳米粒子可以解决其静电问题,提高安全性。利用复合体系的光学性能,可以制成如下材料:(1)优异的光吸收材料。例如在塑料制品表面上涂上一层含有吸收紫外线的纳米粒子的透明涂层,可以防止塑料

生物医用高分子材料

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生物医用高分子材料 08080４1０6 黄涛摘要:: 阐述了生物医用高分子材料的应用研究与发展状况,综述了生物医用高分子材料的分类、特性及研究成果,展望了未来的生物医用高分子材料的发展趋势。关键词: 生物医用高分子材料分类进展综述发展趋势 1 概述在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料可谓异军突起，目前已成为发展最快的一个重要分支。生物医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官，增进或恢复其功能的高分子材料。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学。虽已有四十多年的研究历史，但蓬勃发展始于20世纪70年代。简单地说，所谓生物医用高分子材料( Ｐolｙ－meｒｉｃbio - maｔeｒiａls）是指在生理环境中使用的高分子材料,它们中有的可以全部植入体内，有的也可以部分植入体内而部分暴露在体外,或置于体外而通过某种方式作用于体内组织。近十年来,由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展,医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。２生物医用高分子材料分类生物医用高分子材料主要有天然生物材料和合成高分子材料。 2 . 1 天然生物材料天然生物材料是

并得到迅速推广应用的一类天然生物材料。由家蚕丝脱胶后可得到纯丝素蛋白成分 , 丝素蛋白是一种优质的生物医学材料 ,具有无刺良好的2 . 2 合成高分子材料合成高分子材料因与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能 ,因而可以植入人体，部分或全部取代有关器官。因此 ,在现代医学领域得到了最为广泛的应用 ,成为现代医学的重要支柱材料。与天然生物材料相比 ,合成高分子材料具有优异的生物相容性，不会因与体液接触而产生排斥和致癌作用 ,在人体环境中的老化不明显。通过选用不同成分聚合物和添加剂 ,改变表面活性状态等方法可进一步改善其抗血栓性和耐久性 ,从而获得高度可靠和适当有机物功能响应的生物合成高分子材料。目前，使用于人体植入产品的高分子合成材料包括聚环氧聚聚乙聚乳目前为止 ,开发的具有生态可降解性的高分子材料主要以国外产品为主 ,国内这方面还远远不能满足需要，尚处于国外产品的复制和仿制阶段。聚乳酸类高分子是目前已开发应用于生命科学新增长点 ———组织工程的生物可降解材料。一般以组织工程为应用目的的生物材料应符合 1) 表面能使细胞黏附并生长 ; 2 ) 植入体内后 ,高分子材料及其降解产物不会引起炎症及毒副作用 ;3) 材料能加工成三维结构 ;４) 为了保证细胞2高分子反应能大面积进行 ,并提供细胞外再生的足够空间 ,且在体外人工培养时有最小的扩散 ,材料孔隙率不得降低于 90 ％ ; 5) 在完成组织再生后，高分子能立即被机体吸收 ; 6）高分子支架的降解速率应控制在与不同组织细胞再生速度相匹配。对聚乳酸高分子材料进行的研究 ,在力求符合上述要求时已形成了多种品种 ,如未经编织的单纤维合成材料 , 经编织的网状合成材料 ,具有包囊的多孔海绵状材料等。尽管如此 ,目前应3 生物医用高分子材料特性人们常用的医用高分子材料

我国医用高分子材料的发展现状

我国医用高分子材料的发展现状摘要: 对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。关键词: 医用高分子材料;相容性;组织工程前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料[1]是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 1、医用高分子材料的目前需求人的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20种,其中医用高分子12种,金属4种,陶瓷2种,其他2种[2]。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增长[3],而国内也以20%左右的速度迅速增长。随着现代科学技术的发展,尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛,需求量也随之越来越大。生物医用材料产业发展如此迅猛,主要动力来自于人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。生物材料的研究与开发被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点之一。

高分子纳米材料及其应用

高分子纳米材料（论文）题目：高分子纳米材料及其应用化工学院学院高分子材料与工程专业学号0502110202 学生姓名指导教师二〇〇一四年十一月

高分子纳米材料及其应用摘要：高分子纳米材料是一门新兴并且发展迅速的一门科学。其具有很多独特的性质，应用前景非常广阔。本文主要介绍了高分子材料的性质，同时介绍了高分子纳米复合材料常见的制备方法及其在各个领域的应用。关键词：性质；纳米复合材料；制备方法；应用 Abstract: Polymer nano-materials is an emerging and rapidly developing research direction. It has many unique properties and broad application. This paper describes the properties of polymer materials, and also introduced preparation method of the polymer nano-composite materials .The paper also introduces its application in various fields. Key words:Properties; Nano-composite materials; Preparation method; Application 1 引言纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的材料科学。由于纳米材料体系具有许多独特的性质，应用前景广阔，而且涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科，在实际应用和理论上都具有极大的研究价值，所以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一，被誉为“21世纪最有前途的材料”。[1, 2] 纳米作为一个材料的衡量尺度，其大小为1 nm (纳米) =10~9 m (米)，即十亿分之一米，大约是10个原子的尺度。最初定义的纳米材料仅仅是指1~100 nm 尺度范围的纳米颗粒及由他们构成的纳米固体和薄膜。目前，在广义上定义的纳米材料是指三维空间尺度里至少有一维是纳米尺寸或者由它们作为结构基本单元的材料；根据定义按照空间维度可以将纳米材料分为三类：(1) 维度为零的纳米材料，是指纳米颗粒、原子团簇等三维空间尺度均在纳米尺寸的材料；(2) 维度为一的纳米材料，是指纳米线、纳米管等三维空间尺度中有两维是纳米尺度的材料；(3) 维度为二的纳米材料，是指纳米膜、超晶格等三维空间尺度中仅有一维是纳米级的材料；[3] 2 纳米材料的性质[4, 5] 物质的尺寸一旦与原子尺寸在同一量级时，其表面电子结构和晶体结构就会发生变化，导致纳米材料会具备一些表面效应、小尺寸效应等优异特性。 (1)量子尺寸效应。量子尺寸效应又称量子限域效应，当粒子尺寸下降到一定程度时，金属费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级，以及能隙变宽现象均为量子尺寸效应。材料或物质的物理性质在很多方面都是由材料的电子结构决定的，当材料尺寸小

医用高分子材料

刘熙高分子092班 5701109065 生活中的高分子材料 ——医用高分子材料摘要：我国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。医用高分子材料指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料。医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料，通常用于对生物体进行诊断、治疗、以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官，具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。关键词：生物医用高分子材料科技关爱健康，医用高分子材料的应运而生是医疗技术发展史上的一次飞跃。高分子材料充分体现了人类智慧，是人类科学技术的重要科技进步成果之一。高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。而医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生, 具有特殊功能作用的合成高分子材料, 可以利用聚合的方法进行制备, 是生物医用材料的重要组成之一。由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质, 以满足不同的需求, 耐生物老化, 作为长期植入材料具有良好的生物稳定性和物理、机械性能, 易加工成型, 原料易得, 便于消毒灭菌, 因此受到人们普遍关注, 已成为生物材料中用途最广、用量最大的品种, 近年来发展需求量增长十分迅速。目前全世界应用的90多个品种, 西方国家消耗的医用高分子材料每年以10%～20%的速度增长。以美国为例, 每年有数以百万计的人患有各种组织、器官的丧失或功能障碍, 需进800万次手术进行修复, 年耗资超过400亿美元, 器官衰竭和组织缺损所需治疗费占整个医疗费用的一半。随着人民生活水平的提高和对生命质量的追求, 我国对医用高分子材料的需求也会不断增加。

生物医用高分子材料的发展现状、前景和趋势

生物医用高分子材料的发展现状、前景和趋势据相关研究调查显示，我国生物医用高分子材料研制和生产发展迅速。随着我国开始慢慢进入老龄化社会和经济发展水平的逐步提高，植入性医疗器械的需求日益增长，对生物医用高分子材料的需求也将日益旺盛。根据evaluate MedTech公司基于全球300家顶尖医疗器械生产商的公开数据而得出的报告《2015-2020全球医疗器械市场》预测，2020年全球医疗器械市场将达到4775亿美元，2016-2020年间的复合年均增长率为4.1%。世界医疗器械格局的前6大领域包括：诊断、心血管、影像大型设备、骨科、眼科、内窥镜，其中生物医用高分子材料在其中都得到了广泛的应用，主要体现在人工器官、医用塑料和医用高分子材料 3个领域。 1. 人工器官人工器官指的是能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料；或者说是具有天然器官组织或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工肾、人工关节、人工骨、人工肌腱等，通

常被认为是植入性医疗器械。人工器官主要分为机械性人工器官、半机械性半生物性人工器官、生物性人工器官 3种。第1种是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2种是指将电子技术和生物技术结合；第3种是指用干细胞等纯生物的方法，人为“制造”出器官。生物医用高分子材料主要应用在第1种人工器官中。目前，植入性医疗器械中骨科占据约为38%的市场份额；随后是心血管领域的 36% ；伤口护理和整形外科分别为 8%左右。人工重建骨骼在骨科产品市场中占据了超过31%的市场份额，主要产品是人工膝盖，人工髋关节以及骨骼生物活性材料等，主要应用的生物医用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增强聚乳酸、自增强聚乙醇酸等。心血管产品市场中支架占据了一半以上的市场份额，此外还有周边血管导管移植、血管通路装置和心跳节律器等。目前各国都认识到了人工器官的重要价值，加大了研发力度，取得了一些进展。2015年，美国康奈尔大学的研究人员开发出了一种轻量级的柔性材料，并准备将其用于创建一个人工心脏。在我国，3D打印人工髋关节产品获得国家食品药品监督管理总局（CFDA）

生物医用高分子材料

摘要本文简述了生物医用高分子材料发展的历史；着重指出生物医用高分子材料所需要的性能要求，并且根据其特征进行分类；详细描述了人工器官、治疗器具的主要材料和用途，探讨对于生物医用高分子重要性的认识；最后对于其发展前景和产业化趋势做出简要点评。关键词：生物医用高分子材料，性能分类，人工器官、治疗器具，应用前景, 产业化趋势华东理工大学温乐斐

10103638 Abstract Thehistoriesof the development about the biomedical polymeric materials are simply summarized in this paper. The emphasisof thispaper is placed on the performing requirements about the biomedical polymeric materials and being classified according to their characteristics.Detailed description of the artificial organs and the treatment instruments on their main materials and final uses. Then exploring the importance of the biomedical polymeric materials. At last, the strategic position and some future investigating trends are also presented. Keywords：TheBiomedical Polymeric Materials, Characteristics, Artificial Organs & Treatment Instruments, The Prospects & Future Investigating Trends

医用高分子材料及其应用

医用高分子材料及其应用摘要：医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的合成高分子材料，可以利用聚合的方法进行制备，是生物医用材料的重要组成之一。本文主要介绍了医用高分子材料的类别以及它们在不同要求下如何被选择。关键词：医用，高分子材料，应用 Medical polymer materials and its application Xia Yun(College high polymer materials 0902) Abstract:Medical polymer materials is a kind of organisms can repair alternative and renewable organization, has special functions synthesis of polymer materials, can use the method of polymerization preparation, is an important component of biomedical materials one of this article mainly introduced the medical polymer materials and their requirements in different categories how to be a choice. Key Words: medical, polymer materials, application 前言生物医用材料是研究开发人工器官和医疗器械的基础,已成为材料学科中的一个重要分支和各国材料科学家竞相研究和开发的热点, 目前的研究重点是在保证生物安全性的前提下寻找多功能的生物医用材料[1] 。由于医用高分子材料可以通过组成和结构的控制而使材料具有不同的物理和化学性质，以满足不同的需求，

独家揭秘纳米与生物材料全球顶尖实验室-

安装新浪财经端：随时随地手机看行情，更有免费股价提醒理财周报材料科学实验室研究员张伟贤/撰述在上期关注了全球顶尖高分子材料研究所之后，本期理财周报将聚焦纳米材料和生物材料的全球顶尖实验室。众所周知，纳米材料和生物材料属前沿新材料，代表着未来材料科学的发展方向。由于这两种材料具有重要的战略意义，各个国家在这两个领域的研发竞争可谓白热化。美国将信息材料、生物医用、纳米材料、环境材料和材料技术科学等列为重点发展方向，日本重点加强信息通信、环境、生命科学和纳米材料方面的优势，欧盟则重点发展光电、有机电子、超导复合、催化剂、光学、磁性、纳米和智能材料。由此可见，纳米、生物材料已成兵家必争之地。根据我国的新材料产业“十二五”规划，纳米材料和生物材料也是材料科学的重点发展方向。20年6月，四年一度的世界生物材料大会首次落户中国，尼古拉·佩帕斯、钱煦、威廉·邦菲尔德、师昌绪等一大批国际顶尖生物材料专家汇聚成都，显示出了中国在生物材料方面日益增加的影响力。显然，争夺纳米和生物材料话语权关键还是研究所和研究人才的竞争。美国：顶尖研究所众多 1990年7月在美国召开了第一届国际纳米科技技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学一个新分支，美国也成为了全球纳米技术研究的中心。大学研究所方面，走在纳米材料研究前沿的美国大学包括纽约州立大学阿尔巴尼分校、哈佛大学、北达科他州立大学、史丹佛大学、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校、加州大学圣地亚哥分校和斯坦福大学等。其中，纽约州立大学阿尔巴尼分校的纳米技术与工程学院拥有55亿的公众和私人投资，是全球纳米技术研究中心之一，也是世界上第一个专门研究纳米科学与纳米工程的高等院校。在国家/独立研究所方面，橡树岭国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、美国阿贡国家实验室和美国加州纳米技术研究院等均享有国际盛誉。此外，美国跨国也走在纳米研究的前列：IBM[微博]和NEC都是最早进入纳米技术研究领域的，最先取得碳纳米管这一纳米科技基石之一的基础专利，Nantero则是第一家开发微电子级碳纳米管材料、并使用碳纳米管开发下一代半导体设备的。美国生物材料方面的研究同样全球领先，著名的斯坦福大学、哈佛大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、加州理工学院、约翰霍普金斯大学、普林斯顿大学、加州大学旧金山分校、耶鲁大学、康乃尔大学、圣路易斯华盛顿大学、杜克大学、芝加哥大学美国顶尖院校生物工程研究排名靠前。刚刚结束的2013年诺贝尔奖获得者中，迈克尔·莱维特和托马斯·C·苏德霍夫等两位生物化学领域的科学家出自同一所大学：斯坦福大学。大名鼎鼎的MIT生物材料研究也走在世界顶尖水平，该校拥有44个与生物材料研究相关的研究中心/研究室。美国同样还有一批生物材料研究领先的跨国企业，如安捷伦科技，英斯特朗、Ceramtec、泰科纳（Ticona）、冶联科技、CRS）、美敦力(Medtronic)等等。这些的产品垄断了全球大部分的高端生物材料市场份额，其研发实力也可见一斑。欧日朝迎头赶上在如此众多顶尖大学实验室、国家研究所和跨国实验室的支撑下，美国在纳米材料、生物材料方面建立的优势已基本上无人可以撼动。不过即便如此，以欧洲和日韩为代表的研究力量同样不可小觑，部分领域甚至已经可以和美国匹敌，并呈现出德国、英国、日本和韩国四足鼎立之势。德国在纳米材料领域的研究起步较早，在全国范围内建立了六大纳米研究中心，分别是纳米